JP3800256B2

JP3800256B2 - 絶縁用ガラス組成物

Info

Publication number: JP3800256B2
Application number: JP10629996A
Authority: JP
Inventors: 俊郎山中
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 1996-04-02
Filing date: 1996-04-02
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2016-04-02
Also published as: JPH09268026A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は絶縁用ガラス組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品や電子装置、例えばソーダ石灰ガラス基板を用いて作製される蛍光表示管やプラズマディスプレイでは、電極や抵抗体を絶縁するためにガラス膜を形成することが行われている。このようなガラス材料として、従来よりＰｂＯ−Ｂ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系ガラスが広く使用されている。
【０００３】
この種のガラス材料は一般に絶縁用ガラスと呼ばれるが、このガラスには、基板上に形成した電極や抵抗体などの機能材料に狂いが生じないように低温で焼成できることが求められる。特にソーダ石灰ガラス基板に使用する場合、基板の軟化変形を防ぐために６００℃以下で焼成できることが要求される。このため従来の絶縁用ガラスでは、ＰｂＯを４０〜７５重量％含有させることによって６００℃以下の軟化点を達成している。
【０００４】
またこの絶縁用ガラスは、焼成時に失透しないこと、及び焼成後の透明性が高いことが必要である。透明性が高いと無機顔料を混合して所望の色調に着色可能となるため、用途によって使い分けができるためである。
【０００５】
さらにこの絶縁用ガラスは、基板の反りやガラスのクラックを防止するため、ソーダ石灰ガラス基板（７５〜８５×１０^-7／℃程度［３０〜３００℃］）等と適合する熱膨張係数を有することが求められる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記した従来の絶縁用ガラスは、ＰｂＯを多量に含有するため、ガラス膜に隣接する機能材料に悪影響を及ぼしたり、電子部品や表示装置の使用中にＰｂ²⁺イオンが移動して絶縁抵抗値が低下することがある。また製品を廃棄する場合、環境問題を引き起こす可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、ソーダ石灰ガラス基板等と適合する熱膨張係数を有し、６００℃以下の焼成で失透がなく透明性が高いガラス膜が形成可能であり、しかも機能材料に悪影響を及ぼしたり、Ｐｂ²⁺イオンが移動したりすることがなく、また廃棄する際に環境問題が生じる恐れのない絶縁用ガラス組成物を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は種々の実験を行った結果、Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃ 系のＰｂＯ不含有ガラスを使用することにより、上記目的を達成できることを見いだし、本発明として提案するものである。
【０００９】
即ち、本発明の絶縁用ガラス組成物は、重量百分率でＢｉ₂Ｏ₃ ３６〜８０％、Ｂ₂Ｏ₃ ５〜３５％、ＢａＯ＋ＳｒＯ５〜４０％、ＺｎＯ０〜９％、ＣａＯ０〜１０％、ＳｉＯ₂ ０〜２％（ただし２％を含まず）、Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜５％の組成を有し、本質的にＰｂＯを含有しないことを特徴とする。
【００１０】
【作用】
本発明の絶縁用ガラス組成物の限定理由は、次のとおりである。
【００１１】
Ｂｉ₂ Ｏ₃ はガラスの軟化点を下げる効果があり、その含有量は３６〜８０％、好ましくは４０〜７５％である。Ｂｉ₂ Ｏ₃ の含有量が３６％より少ないと軟化点が高くなり過ぎて６００℃以下で焼成できなくなり、８０％より多いと熱膨張係数が大きくなり過ぎて好ましくない。
【００１２】
Ｂ₂ Ｏ₃ はガラス形成成分として必須であり、その含有量は５〜３５％、好ましくは７〜２５％である。Ｂ₂ Ｏ₃ の含有量が５％より少ないと安定なガラスが得られなくなって失透が生じ、３５％より多くなるとガラスの粘性が高くなり過ぎて６００℃以下の温度で焼成が困難になる。
【００１３】
ＢａＯとＳｒＯはガラスを安定化させて失透を防止するための成分であり、これらを合量で５〜４０％、好ましくは７〜３０％含有する。これらの成分の合量が５％より少ないとその効果がなく、一方、４０％より多くなると逆にガラスが不安定になる。なおＢａＯは０〜３５％、好ましくは０〜２５％、ＳｒＯは０〜３０％、好ましくは０〜２０％であることが望ましい。
【００１４】
ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃は何れもガラスをより安定化させるために含有させる成分であり、ＺｎＯの含有量は０〜９％、好ましくは０．１〜９％、ＣａＯの含有量は０〜１０％、好ましくは０〜５％、ＳｉＯ₂の含有量は０〜２％（ただし２％を含まず）、Ａｌ₂Ｏ₃の含有量は０〜５％、好ましくは０〜４％である。これらの成分が上記範囲を超えるとガラスの粘性が高くなり過ぎたり、失透し易くなって好ましくない。
【００１５】
なお上記成分以外にも、ガラスの粘性や熱膨張係数の調整のために、Ｃｓ₂ Ｏ、Ｆ、ＭｇＯ、Ｌａ₂ Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ 、ＺｒＯ₂ 、Ｎｂ₂ Ｏ₅ 、ＭｏＯ₃ 、ＷＯ₃ 、Ａｇ₂ Ｏ、Ｎａ₂ Ｏ、Ｋ₂ Ｏ、Ｌｉ₂ Ｏ等を５％以下添加することが可能である。
【００１６】
次に本発明の絶縁用ガラス組成物を使用した一般的なガラス膜の形成方法を説明する。
【００１７】
まず、上記組成を有するガラス粉末を用意する。ガラス粉末は３０〜４５μｍ以下のものを使用することが好ましい。次にガラス粉末を、バインダーを溶解させた溶媒と混練し、ペーストを作製する。その後、ペーストを基板上の所望の箇所にスクリーン印刷等の方法で塗布した後、６００℃以下の温度で５〜２５分程度焼成することによって、ガラス膜を形成することできる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の絶縁用ガラス組成物を実施例に基づいて詳細に説明する。
表１は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜８）を示すものである。なお試料Ｎｏ．９は参考例である。
【００１９】
【表１】

【００２０】
表１の各試料は次のようにして調製した。
【００２１】
まず表１に示したガラス組成となるように各種酸化物、炭酸塩等を調合したガラスバッチを準備し、これを白金坩堝に入れて９６０〜１１５０℃で２時間溶融した後、溶融ガラスをステンレス製の金型に流しだし成形した。得られた各試料について、ガラス転移点、３０〜３００℃における熱膨張係数、失透の有無及び透明性について評価した。結果を表１に示す。
【００２２】
表から明らかなように、実施例であるＮｏ．１〜８の各試料は、ガラス転移点が３７０〜５０４℃、３０〜３００℃の温度範囲における熱膨張係数が８０〜１１８×１０^-7／℃であり、６００℃以下の焼成温度で失透がなく透明性の高いガラス膜を形成することができた。
【００２３】
なお、転移点及び熱膨張係数は、成形したガラス体を直径４ｍｍ、長さ４０ｍｍの円柱状に研磨加工し、押し棒式熱膨張係数装置を用いて測定した。失透の有無と透明性については、以下のように調べた。まずガラスをアルミナ乳鉢で粉砕した後、分級し、目開き４５μｍの篩を通過させたガラス粉末を得た。このガラス粉末を５重量％のエチルセルロースを溶解させたターピネオール溶液に練り込むことによってペーストを得た。次いでこのペーストをソーダ石灰ガラス基板の上にスクリーン印刷法で塗布した後、電気炉中に入れ、表中の焼成温度で１０分間熱処理した。この焼成物の外観を目視で観察し、失透の有無と透明性を評価した。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明の絶縁用ガラス組成物は、焼成温度が６００℃以下で、失透がなく透明性の高いガラス膜を形成することができる。また８０〜１２０×１０^-7／℃程度の熱膨張係数を有し、ソーダ石灰ガラス基板等の熱膨張係数と適合する。しかもＰｂＯを含有しないため、機能材料に悪影響を及ぼしたり、Ｐｂ²⁺イオンが移動したりすることがなく、廃棄する際にＰｂＯによる環境問題も生じない。このため、特にプラズマディスプレイパネルや蛍光表示装置の絶縁材料として好適である。

Claims

重量百分率でＢｉ₂Ｏ₃ ３６〜８０％、Ｂ₂Ｏ₃ ５〜３５％、ＢａＯ＋ＳｒＯ５〜４０％、ＺｎＯ０〜９％、ＣａＯ０〜１０％、ＳｉＯ₂ ０〜２％（ただし２％を含まず）、Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜５％の組成を有し、本質的にＰｂＯを含有しないことを特徴とする絶縁用ガラス組成物。